NASA tager det første skridt for at tillade computere at beslutte, hvad de skal fortælle os i søgen efter liv på Mars

NASA er gået tættere på at tillade fjerncomputere ombord at lede eftersøgningen efter liv på andre planeter. Forskere fra NASA Goddard Space Flight Center har annonceret de første resultater fra nye intelligente systemer, skal installeres i rumsonder, i stand til at identificere geokemiske signaturer af liv fra stenprøver. At tillade disse intelligente systemer at vælge både, hvad der skal analyseres, og hvad de skal fortælle os tilbage på Jorden, vil overvinde alvorlige grænser for, hvordan information transmitteres over enorme afstande i søgen efter liv fra fjerne planeter. Systemerne vil debutere på 2022/23 ExoMars-missionen, før en mere fuldstændig implementering på fjernere kroppe i solsystemet.

Præsentation af arbejdet på Goldschmidt Geokemi-konferencen, Ledende forsker Victoria Da Poian sagde, "Dette er et visionært skridt i udforskningen af ​​rummet. Det betyder, at vi over tid er gået fra ideen om, at mennesker er involveret i næsten alt i rummet, til ideen om, at computere er udstyret med intelligente systemer, og de er trænet til at træffe nogle beslutninger og er i stand til at overføre den mest interessante eller tidskritiske information i første række."

Eric Lyness, softwareleder i Planetary Environments Lab ved NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), understregede behovet for at have smarte instrumenter til planetarisk udforskning:"Det koster en masse tid og penge at sende dataene tilbage til Jorden, hvilket betyder, at videnskabsmænd ikke kan køre så mange eksperimenter eller analysere så mange prøver, som de ønsker. Ved at bruge AI at lave en indledende analyse af dataene, efter de er indsamlet, men før de sendes tilbage til Jorden, NASA kan optimere det, vi modtager, hvilket i høj grad øger den videnskabelige værdi af rummissioner"

Victoria Da Poian og Eric Lyness (begge på NASAs Goddard Space Flight Center), har trænet kunstige intelligenssystemer til at analysere hundredvis af stenprøver og tusindvis af eksperimentelle spektre fra Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA), et instrument, der vil lande på Mars inden for ExoMars Rosalind Franklin Rover i 2023. MOMA er et avanceret massespektrometerbaseret instrument, i stand til at analysere og identificere organiske molekyler i stenprøver. Den vil søge efter tidligere eller nuværende liv på Mars overflade og undergrund gennem analyse af stenprøver. Systemet, der skal sendes til Mars, vil stadig sende de fleste data tilbage til Jorden, men senere systemer til det ydre solsystem vil få autonomi til at beslutte, hvilken information der skal vende tilbage til Jorden.

De første resultater viser, at når systemets neurale netværksalgoritme behandler et spektrum fra en ukendt forbindelse, dette kan kategoriseres med op til 94 % nøjagtighed og matches med tidligere sete prøver med 87 % nøjagtighed. Dette vil blive yderligere forfinet, indtil det bliver inkorporeret i 2023-missionen.

Victoria Da Poian fortsatte, "Det, vi får fra disse ubemandede missioner, er data, masser af det; og at sende data over hundreder af millioner af kilometer kan være meget udfordrende i forskellige miljøer og ekstremt dyrt; med andre ord, båndbredden er begrænset. Vi er nødt til at prioritere mængden af ​​data, vi sender tilbage til Jorden, men vi skal også sikre, at vi ved at gøre det ikke smider vital information ud. Dette har fået os til at begynde at udvikle smarte algoritmer, som indtil videre kan hjælpe forskerne med deres analyse af prøven og deres beslutningsproces vedrørende efterfølgende operationer, og som et langsigtet mål, algoritmer, der analyserer selve dataene, vil justere og tune instrumenterne til at køre næste operationer uden jorden-i-løkken, og sender kun de mest interessante data hjem."

Holdet brugte rådata fra indledende laboratorietests med et jordbaseret MOMA-instrument til at træne computere til at genkende velkendte mønstre. Når nye rådata modtages, softwaren fortæller forskerne, hvilke prøver, der tidligere er stødt på, matcher disse nye data.

Eric Lyness bemærkede, "Missionen vil stå over for alvorlige tidsbegrænsninger. Når vi skal operere på Mars, prøver vil kun blive i roveren i højst et par uger, før roveren dumper prøven og flytter til et nyt sted for at bore. Så, hvis vi skal teste en prøve igen, vi skal gøre det hurtigt, nogle gange inden for 24 timer. I fremtiden, når vi bevæger os for at udforske Jupiters måner, såsom Europa, og af Saturn som Enceladus og Titan, vi har brug for, at der træffes beslutninger i realtid på stedet. Med disse måner kan det tage 5 til 7 timer for et signal fra Jorden at nå instrumenterne, så det vil ikke være som at kontrollere en drone, med et øjeblikkeligt svar. Vi er nødt til at give instrumenterne autonomi til at træffe hurtige beslutninger for at nå vores videnskabelige mål på vores vegne."

Lyness kommenterede, "Da de først blev samlet, de data, der produceres af MOMA-livssøgningsinstrumentet, er svære at fortolke. Den vil ikke råbe "Jeg har fundet livet her, " men vil give os sandsynligheder, som skal analyseres. Disse resultater vil i vid udstrækning fortælle os om den geokemi, som instrumenterne finder. Vi sigter efter, at systemet skal give videnskabsfolk retninger, for eksempel kan vores system sige "Jeg har 91 % sikkerhed for, at denne prøve svarer til en prøve fra den virkelige verden, og jeg er 87 % sikker på, at det er fosfolipider, svarende til en prøve testet den 24. juli, 2018, og her er, hvordan de data så ud." Vi har stadig brug for mennesker til at fortolke resultaterne, men det første filter vil være AI-systemet."

Forskerne bemærker, at data er dyre at sende tilbage fra Mars, og bliver dyrere, efterhånden som landere kommer længere fra Jorden. "Data fra en rover på Mars kan koste så meget som 100,- 000 gange så meget som data på din mobiltelefon, så vi er nødt til at gøre disse stykker så videnskabeligt værdifulde som muligt, sagde Eric Lyness.

kommenterer, Dr. Joel Davis (postdoktor i planetgeologi ved Natural History Museum, London) sagde, "En af de største udfordringer for planetariske missioner er at få data tilbage til Jorden – det koster både tid og penge. På Mars, rejsetidsforsinkelsen er omkring 20 minutter, og dette bliver mere, jo længere man kommer ud i solsystemet. I betragtning af missionernes begrænsede levetid, videnskabsmænd skal være meget selektive med hensyn til de data, de vælger at bringe tilbage. Disse resultater virker bestemt lovende; at have større autonomi ombord på rumfartøjer er en måde at sikre nytten af ​​de returnerede data."

Dr. Davis var ikke involveret i dette arbejde.